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5.1 CONCLUSIONI
Il lavoro ha condotto allo sviluppo di modelli di simulazione CFD per l’analisi del flusso interno a servovalvole elettroidrauliche. In particolare, l'attività di studio è stata riferita ad una servovalvola a quattro vie di impiego industriale, la MOOG D633-313B.
Molti problemi sono stati riscontrati nella generazione della griglia di calcolo a causa delle dimensioni estremamente piccole dei meati (dell’ordine del micron) presenti nel dominio fluidodinamico. In questo contesto è stata messa a punto un’apposita procedura per la realizzazione di griglie di calcolo ottimizzate anche per domini di dimensioni ridotte.
Le simulazioni CFD sono state effettuate su sedici modelli relativi a sedici posizioni di apertura di spool ed inoltre ogni modello è stato implementato con quattro diversi settaggi sulle condizioni al contorno in modo da riprodurre quattro diverse condizioni operative della servovalvola.
I modelli CFD che simulano il flusso interno alla servovalvola sono stati ottenuti utilizzando la metodologia RANS con il modello turbolenza "K-ε
Cubic-Low Reynolds Numbers", il quale è risultato il più adatto per la
risoluzione del campo fluidodinamico caratterizzato da un fluido ad elevata viscosità e bassi numeri di Reynolds.
C’è da dire che le simulazioni numeriche relative ad ogni posizione di spool sono caratterizzate da una propria griglia di calcolo differente l’una dall’altra, pertanto ogni volta, per risolvere anche i problemi di convergenza e stabilità della soluzione, è stato necessario modificare i valori dei parametri relativi
5. Conclusioni e sviluppi futuri
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all’inizializzazione di alcune variabili oppure agire sugli schemi di discretizzazione spaziale utilizzati per la risoluzione delle equazioni differenziali alle derivate parziali che governano l’evoluzione del campo fluidodinamico.
Occorre precisare che alcuni risultati delle simulazioni CFD hanno evidenziato delle inadeguatezze dei modelli nel rappresentare coerentemente la realtà fisica del problema; queste considerazioni scaturiscono dal fatto che in alcuni casi studiati sono state calcolate zone, seppur limitate, con pressione negativa. Questo tipo di incongruenza è riconducibile probabilmente o ad una non corretta assegnazione del valore di pressione sul condotto di scarico soprattutto in presenza di un forte efflusso di portata, oppure alla presenza di cavitazione, fenomeno fisico non contemplato dai modelli implementati.
Dal confronto diretto tra i dati ottenuti dai test sperimentali ed i risultati forniti dalle simulazioni CFD, che ha riguardato la parte finale del lavoro, sono emerse delle sensibili differenze tra alcune grandezze, come ad esempio pressioni e portate; si fa osservare però che tali discrepanze potrebbero essere attribuibili ad una diversità tra la geometria reale e quella realizzata nei modelli piuttosto che ad una inadeguatezza del calcolo CFD nel simulare il campo fluidodinamico del problema oggetto di studio.
Dagli incoraggianti risultati ottenuti, si può affermare che la CFD può essere un valido strumento di aiuto anche nella progettazione delle servovalvole DDV, dove spesso si richiede un’attenta analisi delle geometrie interne mirata soprattutto per ottimizzare le forze di flusso agenti sullo spool.
5. Conclusioni e sviluppi futuri
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5.2 SVILUPPI
FUTURI
Le differenze riscontrate tra i risultati ottenuti dalle simulazioni CFD e i dati provenienti dalla sperimentazione, possono fornire interessanti spunti per future attività di studio. Oltre allo sviluppo di modelli CFD con griglie di calcolo e modelli di turbolenza ulteriormente ottimizzati per il problema in esame, si potrebbe passare alla realizzazione di modelli con geometrie caratterizzate da giochi radiali e ricoprimenti ulteriormente ridotti che potrebbero riprodurre in modo più adeguato il comportamento dell'hardware.
Tutte le simulazioni sono state implementate con un modello di calcolo per fluido monofase incomprimibile, mentre sarebbe auspicabile poter effettuare simulazioni CFD che prevedano anche la descrizione della cavitazione, fenomeno fisico che può essere importante per determinate condizioni operative della servovalvola. In questo caso, però, occorrerebbe implementare un modello di calcolo non stazionario, con ulteriore aumento delle risorse di calcolo necessarie. Per tale motivo sembra opportuno orientare l'attenzione su geometrie meno complesse rispetto a quella esaminata nel presente lavoro, per esempio riferendosi al singolo orifizio della servovalvola.
Modelli di calcolo più complessi potrebbero inoltre essere adottati, per tenere conto della compressibilià del fluido, non considerata nelle simulazioni documentate in questo lavoro.
